基于反相微乳液的分子印迹及包覆聚合物、制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种基于反相微乳液法的分子印迹及包覆聚合物、其制备方法及用途。其中，所述分子印迹及包覆聚合物包括印迹空腔以及包覆层。所述制备方法将经疏水修饰的亲水分子或者两亲性分子作为印迹模板，将该模板锚定在反相微乳液的水

【技术实现步骤摘要】
基于反相微乳液的分子印迹及包覆聚合物、制备方法及用途


[0001]本专利技术属于仿生分子识别纳米材料与分子印迹
，具体涉及一种基于反相微乳液的分子印迹聚合物、其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]抗体由于其独特的特异性，被广泛的用于生物分子靶向的识别，目前在疾病诊断、生物医学领域有十分广泛的应用。然而，抗体存在明显的局限性，如制备工艺复杂、成本高昂、筛选周期长等，其稳定性和重现性也存在一定的问题。特别是糖类化合物的免疫原性差，相应的抗体难以制备。同时，对于糖链和一些特定的蛋白质或多肽，其纯品难以获得，这也限制了其相应的抗体的制备。因此，开发抗体的替代物具有重要的实际应用价值。
[0003]分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology，MIT)是制备具有类似抗体对抗原的识别能力的仿生分子识别材料(即，分子印迹聚合物，MIP)的重要方法。该技术的基本原理是，先将模板分子与功能单体按一定比例形成配合物，再加入交联剂，并使用合适方式诱导功能单体与交联剂发生聚合，使其形成聚合物，然后采用合适的方法将模板分子去除后，在聚合物中留下形状与模板分子互补、能高选择性结合模板分子的印迹空腔(G.Wulff,A Sarhan,Angew.Chem.Int.Ed.,1972,11,341
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345；G.Vlatakis,L.I.Andersson,R.M
ü
ller,K.Mosbach,Nature,1993,361,645
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647；H.Nishino,C.S.Huang,K.J.Shea,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,2392
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2396)。所制得的分子印迹聚合物(MIP)和抗体相比，具有制备过程简单、成本低廉、稳定性好和可以重复使用等优点，已被广泛用于色谱分离、化学传感、药物递送及纳米医学等领域。
[0004]尽管目前分子印迹技术已经取得了显著的进步，现有的分子印迹技术仍存在许多缺陷。在制备过程中，功能单体的使用可以在与交联剂共同聚合构成印迹空腔的同时，形成与模板分子相互作用的位点，所得印迹空腔在形状、大小和相互作用位点等方面刚好和模板分子互补，从而得到能高特异性和强亲和力的结合空腔。然而，本专利技术人发现，由于印迹空腔外的非印迹表面也是由与构建印迹空腔的种类和比例相同的单体和交联剂构建的，因而存在显著的非特异相互作用位点，从而在实际使用中会导致明显的交叉反应性。

技术实现思路

[0005]针对目前的分子印迹技术在制备分子印迹聚合物时会在非印迹表面存在明显的非特异性吸附位点这一瓶颈问题，本专利技术人基于反相微乳液法提供了一种分子印迹及包覆聚合物的制备方法，其中，在与模板分子互补的多种功能单体(包括单体硅烷化试剂和任选的硼酸功能化硅烷化试剂)聚合形成印迹空腔后，通过利用不含与模板分子作用的功能基团的包覆试剂的聚合，在所述印迹空腔上形成一层很薄且化学惰性的包覆层，由此使得到的分子印迹及包覆聚合物在获得高亲和力的同时降低交叉反应性。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种分子印迹及包覆聚合物，其中，所述聚合物包括：
[0007]印迹空腔，所述印迹空腔包括单体硅烷化试剂和任选的硼酸功能化硅烷化试剂的
聚合物；以及
[0008]包覆层，所述包覆层位于所述印迹空腔的非印迹表面上，且所述包覆层包括聚合的包覆试剂，所述包覆试剂为原硅酸四乙酯。
[0009]另一方面，本专利技术提供了一种制备上述的分子印迹及包覆聚合物的方法，其中，所述方法包括：
[0010](1)将亲水模板进行疏水修饰后，得到两亲性的印迹模板，或者选择两亲性分子作为印迹模板；
[0011](2)制备反相微乳液，所述反相微乳液包含表面活性剂、助表面活性剂、油相以及水相；
[0012](3)向所述反相微乳液中加入所述印迹模板，得到模板锚定的反相微乳液；
[0013](4)向所述模板锚定的反相微乳液中加入单体硅烷化试剂和任选的硼酸功能化硅烷化试剂的溶液进行反应，得到分子印迹材料；
[0014](5)向所述分子印迹材料中加入包覆试剂进行反应，得到包覆印迹的分子印迹材料，所述包覆试剂为原硅酸四乙酯；
[0015](6)将所述包覆印迹的分子印迹材料进行破乳处理，然后通过洗脱去除所述印迹模板，得到所述分子印迹及包覆聚合物。
[0016]又一方面，本专利技术涉及上述的分子印迹及包覆聚合物在制备用于识别靶分子或靶细胞的制剂中的用途。
[0017]本专利技术上述的制备方法涉及两次不同作用的聚合反应：第一次聚合反应利用相互作用位点与印迹模板分子互补的单体硅烷化试剂，以构建识别模板分子的高亲和力和高专一性的印迹空腔；而第二次聚合反应利用不含与模板分子作用的功能基团的包覆试剂，形成薄且化学惰性的包覆层，将第一次聚合反应得到的非印迹表面覆盖，而不显著影响第一次聚合反应形成的印迹空腔，从而在获得高亲和力的同时降低交叉反应性。
[0018]由于印迹模板的分子尺寸很小，以上两个聚合反应过程必须是高可控性的；若不可控，难以获得良好的印迹空腔和包覆层，从而难以获得良好的分子识别性能。为了实现可控的聚合反应，本专利技术的方法将两次聚合反应控制在由反相微乳液形成的纳米级的限域空间内进行，特别是将形成印迹空腔和包覆层的聚合反应过程限定在反相微乳液表面胶束约束的水
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油界面进行。因此，本专利技术对亲水模板分子进行了疏水修饰以使模板分子含有疏水链或者直接选择含有疏水链的天然两亲性分子作为模板分子，从而将模板分子锚定在反相微乳液的水
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油界面。由此，本专利技术的制备方法能够高度可控地得到具有良好的印迹空腔和包覆层的分子印迹及包覆聚合物，从而能够在提供高亲和力的同时降低交叉反应性。
[0019]本专利技术的分子印迹及包覆聚合物能够特异性地识别、结合和富集目标蛋白质及其特征片段。印迹模板可为疏水碳链修饰的表位多肽、单糖或聚糖，而无需完整的目标蛋白。与现有蛋白质的印迹技术相比，对于多肽，本专利技术采用蛋白表位碳链修饰，突破了表位选取的局限性，即使是有翻译后修饰的表位也可以很容易地用碳链对其进行修饰；对于单糖或聚糖，既可以通过化学合成获得模板，也可以选择天然的两亲性物质如糖脂。针对蛋白特征片段进行分子印迹及包覆印迹，首先采用不同种类和比例的单体硅烷化试剂进行第一次聚合，然后采用原硅酸四乙酯进行第二次聚合，不仅使得到的分子印迹及包覆聚合物具有很强的亲和力，而且提高了特异性。本专利技术的制备方法通用性好，实用性强，所用碳链修饰的
印迹模板方便易得，所制备的分子印迹及包覆聚合物特异性更高、亲和力更强，在分离纯化、生化分析、癌细胞靶向识别及生物成像等领域具有重要的应用潜力。
附图说明
[0020]图1为本申请的示例性的制备分子印迹及包覆聚合物的方法的原理示意图，其中，a示出了不引入纳米内核的制备过程，b示出了引入纳米内核的制备过程。
[0021]图2为示出了对表位进行的碳链修饰的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子印迹及包覆聚合物，其中，所述聚合物包括：印迹空腔，所述印迹空腔包括单体硅烷化试剂和任选的硼酸功能化硅烷化试剂的聚合物；以及包覆层，所述包覆层位于所述印迹空腔的非印迹表面上，且所述包覆层包括聚合的包覆试剂，所述包覆试剂为原硅酸四乙酯。2.如权利要求1所述的分子印迹及包覆聚合物，其中，所述分子印迹及包覆聚合物还包括位于所述印迹空腔内的纳米内核；优选地，所述分子印迹及包覆聚合物包括单个纳米内核；进一步优选地，所述纳米内核选自量子点、上转换纳米材料、磁性纳米材料和贵金属纳米颗粒；优选地，所述单体硅烷化试剂包括氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、脲丙基三乙氧基硅烷(UPTES)、苄基三乙氧基硅烷(BnTES)、异丁基三乙氧基硅烷(IBTES)和原硅酸四乙酯(TEOS)；优选地，所述硼酸功能化硅烷化试剂选自DFFPBA
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APTES或APBA
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GPTES。3.一种制备权利要求1或2所述的分子印迹及包覆聚合物的方法，其中，所述方法包括：(1)将亲水模板进行疏水修饰后，得到两亲性的印迹模板，或者选择两亲性分子作为印迹模板；(2)制备反相微乳液，所述反相微乳液包含表面活性剂、助表面活性剂、油相以及水相；(3)向所述反相微乳液中加入所述印迹模板，得到模板锚定的反相微乳液；(4)向所述模板锚定的反相微乳液中加入单体硅烷化试剂和任选的硼酸功能化硅烷化试剂的溶液进行反应，得到分子印迹材料；(5)向所述分子印迹材料中加入包覆试剂进行反应，得到包覆印迹的分子印迹材料，所述包覆试剂为原硅酸四乙酯；(6)将所述包覆印迹的分子印迹材料进行破乳处理，然后通过洗脱去除所述印迹模板，得到所述分子印迹及包覆聚合物。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述亲水模板为目标蛋白的C端或N端多肽序列、单糖或聚糖；优选地，所述亲水模板为目标蛋白的C端或N端的含9
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15个氨基酸残基的多肽序列；优选地，所述目标蛋白选自B2M、TRF、TfR、AFP、CEA、GPNMB或HER2；优选地，所述亲水模板选自B2M、TRF或TfR的C端多肽序列，或者AFP、CEA、GPNMB或HER2的N端多肽序列；优选地，所述亲水模板为目标蛋白的C端多肽序列，通过使所述多肽序列的起始氨基酸的氨基经缩合反应与单链脂肪酸结合，对所述亲水模板进行所述疏水修饰；优选地，所述亲水模板为目标蛋白的N端多肽序列，通过在所述多肽序列的末端先连接赖氨酸残基，然后使所述赖氨酸残基经缩合反应与单链脂肪酸结合，对所述亲水模板进行所述疏水修饰；优选地，所述亲水模板为目标蛋白的C端或N端的含9个氨基酸残基的多肽序列，采用C13单链脂肪酸对所述亲水模板进行所述疏水修饰；优选地，所述亲水模板为单糖或聚糖，通过化学合成在其还原端修饰单链脂肪酸或疏水基团；
优选地，通过糖苷化反应或点击化学反应，在所述单糖或聚糖的还原端修饰所述疏水基团；优选地，所述单链脂肪酸为C...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，郭展辰，邢荣荣，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：